為貫徹落實《關于加強新時代高技能人才隊伍建設的意見》,根據《技工教育“十四五”規劃》部署,加強技工院校專業建設,相關部門組織開展了《全國技工院校專業目錄(2022年修訂)》增補工作。經廣泛征求意見,組織專家研究論證,確定新增20個專業,其中信息類專業新增了低空智能網絡通信技術專業。
一、低空智能網絡通信技術專業解析
低空智能網絡通信技術專業,是一門融合了無人機技術、通信技術以及人工智能技術的新興專業。它專注于培養能夠在低空領域構建智能通信網絡,實現無人機與地面控制中心、無人機之間高效通信與協同作業的專業人才。
從技術層面來看,該專業涉及無人機通信鏈路的搭建與優化。無人機通信鏈路是實現無人機遠程控制、數據傳輸的關鍵。隨著無人機應用場景的不斷拓展,對通信鏈路的可靠性、穩定性和傳輸速率提出了更高要求。
5G 技術的融合是該專業的一大亮點。5G 技術以其高速率、低延遲、大容量的特點,為低空智能網絡通信帶來了質的飛躍。它能夠實現無人機高清視頻的實時回傳,使操作人員能夠清晰地了解無人機所處環境;支持無人機群的協同作業,通過 5G 網絡,多架無人機可以實時共享數據,協同完成復雜任務,如在大型活動的安保監控中,多架無人機可以通過 5G 網絡協同工作,實現對整個活動區域的監控。
人工智能技術在低空智能網絡通信中也發揮著重要作用。通過機器學習、深度學習等人工智能算法,無人機可以實現自主避障、路徑規劃等功能。當無人機在飛行過程中遇到障礙物時,人工智能算法能夠根據傳感器獲取的數據,快速分析并規劃出一條新的安全飛行路徑,提高無人機飛行的安全性和自主性。
二、行業發展需求與前景
近年來,低空經濟作為新興的經濟形態,呈現出蓬勃發展的態勢。隨著低空空域的逐步開放和相關技術的不斷成熟,低空經濟在物流、農業、安防、測繪等領域得到了廣泛應用。
在物流領域,無人機配送正逐漸成為一種新的配送模式。電商都在積極探索無人機配送服務。在偏遠地區或交通擁堵的城市,無人機配送能夠快速、高效地將貨物送達客戶手中,大大提高了配送效率,降低了物流成本。據相關數據預測,未來幾年,無人機物流市場規模將持續增長,對具備低空智能網絡通信技術的專業人才需求也將日益旺盛。
農業領域也是低空智能網絡通信技術的重要應用場景。無人機可以搭載各種傳感器,如多光譜相機、熱成像儀等,對農田進行實時監測,獲取農作物的生長狀況、病蟲害情況等信息。這些數據通過低空智能網絡通信技術傳輸回地面控制中心,農業專家可以根據這些數據制定精準的農業生產方案,實現精準施肥、精準噴藥,提高農業生產效率,減少資源浪費。隨著智慧農業的發展,對低空智能網絡通信技術人才的需求也將不斷增加。
在安防領域,無人機可以用于邊境監控等任務。通過低空智能網絡通信技術,無人機能夠將實時拍攝的畫面傳輸回指揮中心,為安防決策提供及時、準確的信息。在一些大型活動中,無人機還可以用于人群監測、交通疏導等工作,提高安防工作的效率和質量。
低空智能網絡通信技術在測繪、能源巡檢、應急救援等領域也有著廣泛的應用前景。在測繪領域,無人機可以快速獲取高精度的地形數據,為城市規劃、土地測量等提供數據支持;在能源巡檢領域,無人機可以對石油管道、電力線路等進行巡檢,及時發現安全隱患;在應急救援領域,當發生自然災害時,無人機可以快速抵達災區,搭建臨時通信網絡,為救援工作提供通信保障,同時還可以運輸救援物資,提高救援效率。
隨著低空經濟的快速發展,對低空智能網絡通信技術專業人才的需求呈現出爆發式增長。然而,目前該領域的專業人才儲備嚴重不足,人才缺口巨大。據統計,未來幾年,低空智能網絡通信技術領域的人才缺口將達到數十萬人。這為技工院校低空智能網絡通信技術專業的學生提供了廣闊的就業空間和良好的職業發展前景 。
三、建設目標
技工院校低空智能網絡通信技術實訓室的建設,旨在為學生提供一個高度仿真、功能齊全的實踐教學環境,以滿足專業教學和人才培養的需求。
從人才培養角度來看,實訓室致力于培養學生扎實的低空智能網絡通信技術實操能力。通過一系列的實驗實訓項目,學生能夠熟練掌握無人機通信鏈路的搭建與調試技巧,學會運用各種通信設備和工具,解決實際操作中出現的問題。在無人機通信鏈路搭建實驗中,學生需要根據不同的應用場景,選擇合適的通信頻段、調制解調方式等,確保通信鏈路的穩定可靠,從而提升學生的實際動手能力和解決問題的能力。
實訓室還注重培養學生的創新思維和創新能力。鼓勵學生在掌握基礎知識和技能的基礎上,積極探索低空智能網絡通信技術的新應用、新方法。通過開展創新實踐項目,學生可以提出自己的創意和想法,并在教師的指導下進行實踐驗證。例如,學生可以嘗試利用人工智能技術優化無人機的自主飛行算法,或者探索 5G 技術在低空物流配送中的新應用模式,激發學生的創新潛能,培養學生的創新精神。
從服務社會角度出發,實訓室將緊密對接地方產業發展需求。隨著低空經濟在各地的蓬勃發展,對低空智能網絡通信技術人才的需求日益增長。實訓室將通過與當地企業的合作,為企業提供技術研發支持、人才培訓等服務,促進地方低空經濟的發展。與當地的物流企業合作,共同開展無人機配送項目的研究與實踐,為企業解決技術難題,培養適應企業需求的專業人才,實現學校與企業的互利共贏 。
四、實訓室設計規劃布局
在空間布局上,實訓室充分考慮教學和實踐的便利性,進行了合理的劃分。整個實訓室分為教學區、實訓區、設備存儲區和成果展示區四個主要部分。
教學區配備了多媒體教學設備,如高清投影儀、智能交互白板等,為理論教學提供了良好的條件。教師可以通過多媒體教學設備,生動形象地講解低空智能網絡通信技術的理論知識,展示實際案例和操作演示,使學生更好地理解和掌握相關知識。
實訓區是實訓室的核心區域,按照不同的實訓項目和功能進行了細分。設置了無人機飛行操控實訓區,學生可以在這里進行無人機的起飛、降落、懸停、航線飛行等基本操作訓練,提高飛行操控技能;通信設備調試實訓區,學生可以對各種通信設備,如基站、交換機、調制解調器等進行安裝、調試和維護,熟悉通信設備的工作原理和操作方法;低空智能網絡搭建實訓區,學生可以模擬搭建低空智能網絡,進行網絡拓撲設計、設備配置、數據傳輸測試等實踐操作,培養網絡搭建和管理能力。
設備存儲區用于存放各類實驗設備、工具和耗材。為了確保設備的安全和管理的便捷,存儲區采用了分類存放的方式,對不同類型的設備進行了明確的標識和分區管理。同時,配備了專業的設備管理軟件,對設備的入庫、出庫、使用情況等進行實時監控和記錄,保證設備的完好率和利用率。
成果展示區則展示了學生在實訓過程中取得的優秀成果,如創新實踐項目作品、實驗報告、競賽獲獎證書等。通過展示這些成果,不僅可以激發學生的學習積極性和成就感,還可以向外界展示實訓室的教學成果和學生的專業能力,提升實訓室的影響力。
在功能分區方面,各個區域之間既相互獨立,又緊密聯系。教學區為實訓區提供理論指導,學生在掌握理論知識后,能夠更好地在實訓區進行實踐操作;實訓區的實踐成果又可以為教學區提供豐富的教學案例,實現理論與實踐的有機結合。設備存儲區為教學區和實訓區提供設備和物資保障,確保教學和實訓活動的順利進行。成果展示區則是對教學和實訓成果的總結和展示,為學生提供了一個交流和學習的平臺,促進學生之間的相互學習和共同進步。
低空智能網絡通信技術實訓室效果圖
低空智能網絡通信技術實訓室效果圖
低空智能網絡通信技術實訓室效果圖
五、教學資源與課程體系
(一)課程設置
在課程體系的構建上,低空智能網絡通信技術專業充分體現了理論與實踐相結合的原則,精心設置了專業基礎課、核心課和實踐課,以培養學生全面的專業素養和實踐能力。
專業基礎課為學生打下堅實的理論基礎,涵蓋電路基礎、模擬電子技術、數字電子技術、信號與系統等課程。在電路基礎課程中,學生學習電路的基本原理、基本定律和基本分析方法,了解電路元件的特性和應用,為后續學習電子技術和通信原理等課程奠定基礎。模擬電子技術課程則重點講解半導體器件的工作原理、基本放大電路、集成運算放大器等內容,使學生掌握模擬信號的處理和放大技術。數字電子技術課程讓學生熟悉數字電路的基本概念、邏輯門電路、組合邏輯電路和時序邏輯電路等知識,掌握數字信號的處理和傳輸方法。信號與系統課程則介紹信號的基本概念、分類、運算以及系統的基本概念、特性和分析方法,培養學生對信號和系統的分析和處理能力。
核心課程聚焦于低空智能網絡通信技術的專業知識,包括無人機技術基礎、通信原理、5G 通信技術、低空智能網絡技術等。無人機技術基礎課程詳細介紹無人機的結構、原理、飛行控制、任務規劃等方面的知識,使學生全面了解無人機的工作機制和應用場景。通信原理課程深入講解通信系統的基本模型、信號的調制與解調、信道編碼與譯碼、同步原理等內容,讓學生掌握通信的基本理論和技術。5G 通信技術課程則重點介紹 5G 通信的關鍵技術、網絡架構、應用場景等知識,使學生了解 5G 通信的優勢和發展趨勢。低空智能網絡技術課程全面闡述低空智能網絡的構建原理、通信協議、數據傳輸與處理等內容,培養學生在低空智能網絡通信領域的專業能力。
實踐課程注重培養學生的實際操作能力和解決問題的能力,包括無人機飛行實訓、通信設備調試實訓、低空智能網絡搭建實訓等。在無人機飛行實訓中,學生在專業教師的指導下,進行無人機的起飛、降落、懸停、航線飛行等實際操作訓練,提高飛行操控技能。通信設備調試實訓讓學生親自動手對通信基站、交換機、調制解調器等通信設備進行安裝、調試和維護,熟悉通信設備的工作原理和操作方法。低空智能網絡搭建實訓則要求學生模擬搭建低空智能網絡,進行網絡拓撲設計、設備配置、數據傳輸測試等實踐操作,培養學生的網絡搭建和管理能力。
課程的安排注重循序漸進,從基礎到專業,從理論到實踐。在開始,主要開設專業基礎課,讓學生系統地學習電路、電子技術、信號與系統等基礎知識,為后續的專業學習打下堅實的基礎。第二學年,逐步引入核心課程,使學生深入了解無人機技術、通信原理、5G 通信技術等專業知識,掌握低空智能網絡通信技術的核心內容。第三學年,重點開展實踐課程,讓學生在實際操作中鞏固所學知識,提高實踐能力和解決問題的能力。通過這樣的課程安排,學生能夠逐步掌握低空智能網絡通信技術的專業知識和技能,為未來的職業發展做好充分準備 。
(二)教學資源開發
為了支持低空智能網絡通信技術專業的教學,豐富多樣的教學資源開發工作正在有序進行。
教材編寫方面,組織了行業專家和一線教師共同編寫專業教材。這些教材緊密結合行業實際需求和技術發展趨勢,內容涵蓋無人機通信原理、低空智能網絡架構、5G 通信技術在低空領域的應用等方面。在無人機通信原理教材中,不僅詳細介紹了無人機通信的基本原理和技術,還融入了研究成果和應用案例,使學生能夠了解行業的前沿動態。教材注重理論與實踐相結合,配備了大量的案例分析和實踐項目,如無人機通信鏈路的搭建與優化案例、低空智能網絡故障排查實踐項目等,幫助學生更好地理解和掌握專業知識,提高實踐能力。
教學案例庫的建設也在積極推進。收集了大量來自企業實際項目的案例,如無人機物流配送項目、低空安防監控項目等。這些案例涵蓋了低空智能網絡通信技術在不同領域的應用,具有很強的代表性和實用性。在無人機物流配送案例中,詳細介紹了無人機在物流配送過程中的通信需求、通信方案設計以及實際運行中遇到的問題和解決方案。通過對這些案例的分析和學習,學生能夠了解實際項目的運作流程和技術要求,提高分析問題和解決問題的能力。案例庫還根據教學內容和學生的學習進度進行了分類整理,方便教師在教學過程中根據不同的教學目標和學生的實際情況選擇合適的案例進行教學。
在線學習平臺的建設為學生提供了更加便捷的學習渠道。平臺上整合了豐富的教學資源,包括教學視頻、電子教材、在線測試、虛擬實驗等。教學視頻由專業教師精心錄制,涵蓋了專業課程的各個知識點,學生可以隨時隨地通過平臺觀看教學視頻,進行自主學習。電子教材方便學生在線查閱和學習,減輕了學生的學習負擔。在線測試系統可以實時對學生的學習情況進行評估,及時反饋學生的學習效果,幫助學生發現自己的不足之處,調整學習策略。虛擬實驗平臺則為學生提供了一個虛擬的實驗環境,學生可以在平臺上進行無人機飛行模擬實驗、通信設備調試模擬實驗等,在虛擬環境中進行實踐操作,提高實踐能力,同時也避免了實際實驗中的安全風險和設備損耗。在線學習平臺還設置了互動交流區,學生可以在交流區與教師和其他同學進行交流和討論,分享學習心得和經驗,營造了良好的學習氛圍 。
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